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黃驊河流治理生態工程學的發展趨勢@覆塑格賓網籠

作者:石籠網廠 來源:仙騰石籠網 日期:2018-12-9 瀏覽量: 21257 關鍵詞:河流治理生態工程學的發展趨勢@覆塑格賓網籠
內容提示:黃驊河流治理生態工程學的發展趨勢@覆塑格賓網籠自20世紀80年代開端,面對河流管理中呈現的水利工程對生態系統的某些負面影響問題,歐洲的工程界對水利工程的規劃設計理念停止了...

河流治理生態工程學的發展趨勢@覆塑格賓網

自20世紀80年代開端,面對河流管理中呈現的水利工程對生態系統的某些負面影響問題,歐洲的工程界對水利工程的規劃設計理念停止了深入的深思,認識到河流管理不但要契合工程設計原理,也要契合自然原理。特別隨著現代生態學的開展,他們進一步認識到河流管理工程還要契合生態學的原理,也就是說把河流湖泊當作生態系統的一個重要組成局部看待,不能把河流系統從自然生態系統中割裂開來停止人工化設計。在歐洲陸續有一批河流生態管理工程取得勝利,同時相應呈現了一些河流管理生態工程理論和技術。這些理論、經歷和技術值得我們考慮和自創。覆塑格賓網

1 歐洲的河流生態工程理論

河流生態工程是從歐洲對山區溪流生態管理開端的。早在19世紀中期歐洲工業蓬勃開展,阿爾卑斯山區成為中歐的工業基地。由于開礦山、修公路、建電站,大范圍砍伐森林,毀壞植被,形成山洪、泥石流、雪崩等頻繁發作,惹起了地域各國的關注,1846~1884年間制定了森林法及水資源應用法。為了與山洪和山地災禍斗爭,興建了大范圍的河流整治工程。經過近百年的管理,大批工程設備發揮了作用,對山洪和山地災禍有所遏制。但是隨著水利工程的興建,隨同呈現了許多負面效應。特別是隨著大量移民遷入,山區旅游事業激增,這些負面效應愈顯突出。主要是傳統水利工程興建后,生物的品種和數量都明顯降落,生物多樣性降低,人居環境質量有所惡化。社會言論請求維護阿爾卑斯山區,呼吁回歸自然。這使傳統的河流管理工程設計理念遭到應戰。工程師開端深思,以為傳統的設計辦法主要偏重思索應用水土資源,避免自然災禍,但是無視了工程與河流生態系統調和的問題,無視了河流自身具備的自凈功用,也無視了河流是多種動植物的棲息地,是大量生物的物種庫這些重要事實。另外,從資源開發角度看,山區溪流地域還有登山、滑雪、休閑等功用,維護生態系統也是水資源開發應用的需求。覆塑格賓網

至20世紀50年代德國正式創建了“近自然河道管理工程”,提出河道的整治要契合植物化和生命化的原理。

阿爾卑斯山區相關國度,諸如德國、瑞士、奧天時等國,在河川管理方面的生態工程建立,積聚了豐厚的經歷。這些國度制定的河川管理計劃,注重發揮河流生態系統的整體功用;注重河流在三維空間內植物散布、動物遷移和生態過程中互相限制與互相影響的作用;注重河流作為生態景觀和基因庫的作用。自20世紀80年代開端的“近自然河流管理”工程,至今固然僅20多年,但是效果斐然。與傳統工程辦法比擬,其突出特性是流域內的生物多樣性有了明顯增長,生物消費力進步,生物種群的種類、密度都成倍增加。比方 Oichtenbach 流域“近自然管理”前后動物品種由44種增加到133種,Melk 流域在管理前的1987年每百米河段魚類個體數量150條,生物量19kg,管理后的1990年分別進步到410條和55kg.管理后另一個特性是河流自凈才能明顯進步,水質得到大幅度改善。理論證明,充沛應用河流自凈才能治污,是一種經濟、適用的技術。覆塑格賓網

20世紀80年代開端萊茵河的管理,又為河流生態工程技術提供了新的經歷。萊茵河是歐洲的大河,流域面積18.5萬平方公里,河流總長1320km.流域內有瑞士、德國、法國、比利時和荷蘭等9國。二次大戰以后萊茵河沿岸國度工業急劇開展,形成污染不時蔓延,污染主要來源于工業污染和生活污染。到20世紀70年代污染風險加大,大量未經處置的有機廢水傾入萊茵河,招致萊茵河水的氧氣含量不時降低,生物物種減少,標志生物——鮭魚開端死亡。1986年,在萊茵河上游史威查豪爾 (Schweizerhalle) 發作了一場大火,有10t殺蟲劑隨水流進入萊茵河,形成鮭魚和小型動物大量死亡,其影響達500多km,直達萊茵河下游。事故如此忽然和宏大,歐洲社會言論嘩然。成立于1950年的萊茵河維護國際委員(1CPR)于1987年提出了萊茵河行動方案,得到了萊茵河流域各國和歐共體的分歧支持。這個方案的鮮明特性是以生態系統恢復作為萊茵河重建的主要指標。主攻目的是:到2000年鮭魚重返萊茵河,所以將這個河流管理的久遠規劃命名為:“鮭魚一2000方案”。這個規劃細致提出了要使生物群落重返萊茵河及其主流所需求提供的條件,管理總目的是萊茵河要成為“一個完好的生態系統的主干”。沿岸各國投入了數百億美圓用于治污和生態系統建立。到2000年萊茵河全面完成了預定目的,沿河森林茂密,濕地發育,水質明澈干凈。鮭魚曾經從河口洄游到上游——瑞士一帶產卵,魚類、鳥類和兩棲動物重返萊茵河。覆塑格賓網

2 各種生態工程理論及其評價

追溯河流管理的自然工程理論的構成歷史,當推1938年德國Seifert首先提出“親河川整治”概念。他指收工程設備首先要具備河傳播統管理的各種功用,比方防洪、供水、水土堅持等,同時還應該到達接近自然的目的。親河川工程即經濟又可堅持自然景觀。使人類從物質文化進步到肉體文化、從工程技術進步到工程藝術、從適用價值進步到美學價值。他特別強調河溪管理工程中美學的成分。覆塑格賓網

如上述,20世紀50年代德國正式創建了“近自然河道管理工程學”,提出河道的整治要契合植物化和生命化的原理。河流管理的生態工程理論逐步走上科學的軌道,還是在現代生態學構成和開展之后的事。現代生態學開展始于20世紀60年代,逐漸構成了本人共同的理論體系和辦法論。一系列國際研討方案極大促進了現代生態學的開展。其中著名的20世紀60年代的“國際生物學方案”,70年代“人與生物圈方案”,80年代“國際地圈終身物圈方案”等。現代生態學的特性,首先是向宏觀研討開展,采用系統辦法及多變量和非線性模型。其次,隨著學科的深化開展,一些分支學科如進化生態學、行為生態學、化學生態學和分子生態學相繼呈現,擴展了生態學的范疇。從應用方面看,為應對20世紀中開端呈現的人口、資源與環境危機,促進了生態學與其他學科的穿插及交融。不少科學家以為,生態學是處理人類面臨的危機的科學根底之一。這些新的穿插學科能夠歸類稱為“應用生態學”。比方始于20世紀70年代生態學與人類環境問題相分離逐步構成了環境生態學,其后維護生物學、經濟生態學、城市生態學等應運而生。而生態學與各類工程學的分離,主要是在工程設計理念中吸收生態學的原理和學問,改動傳統的工程理念和技術辦法,又構成了不少新的工程理論。覆塑格賓網

1962年 H. T. Odum 提出將生態系統自組織行為 (Self-organizing activities) 運用到工程之中。他初次提出“生態工程”(Ecological engineering) 一詞,旨在促進生態學與工程學相分離。覆塑格賓網

生態學的啟示,人們關于河流管理有了新的認識,河流管理除了要滿足人類社會的需求以外,還要滿足維護生態系統穩定性及生物多樣性的需求,同時把河流的自然狀態或原始狀態作為河流整治及人類干預的尺度,相應開展了生態工程技術和理論。覆塑格賓網

1971年Schlueter以為近自然管理 (near nature contr01) 的目的,首先要滿足人類對河流應用的請求,同時要維護或發明河流生態多樣性。1983年Bidner提出河道整治首先要思索河道的水力學特性、地貌學特性與河流的自然情況,以權衡河道整治與對生態系統脅迫之間的尺度。1985年Holzmann把河岸植被視為具有多種小生態環境的多層構造,強調生態多樣性在生態管理的重要性,注重工程管理與自然景觀的調和性。同年,Rossoll指出,近自然管理的思想應該以維護河流中盡可能高的生物消費力為根底。到了1989年Pabst則強調溪流的自然特性要依托自然力去恢復。1992年Hohmann從維護河溪生態系均衡的觀念動身,以為近自然河流管理要減輕人為活動對河流的壓力,維持河流環境多樣性、物種多樣性及其河流生態系統均衡,并逐步恢復自然情況。覆塑格賓網

河川的生態工程在德國稱為“河川生態自然工程”,日本稱為“近自然工事”,或“多自然型建立工法”。美國稱為“自然河道設計技術”(natural channel design techniques)。一些國度曾經公布了相關的技術標準和規范。覆塑格賓網

1989年Mitsch等關于“生態工程學”(Ecological engineering) 給出定義,Mitsch有時也運用“生態技術”(Ecotechnology) 一詞。1993年美國科學院所主辦的生態工程研討會中依據Mitsch的倡議,對“生態工程學”定義為:“將人類社會與其自然環境相分離,以到達雙方受益的可持續生態系統的設計辦法。”生態工程學的范圍很廣,包括河流、湖泊、濕地、礦山、森林、土地及海岸等的生態建立問題。

從以上簡單引見能夠看出,有關河流生態工程理論是多種多樣的,但是能夠歸結以下觀念是共同的:

(1)在學科的科學根底方面,強調工程學與生態學相分離。在河流整治方面,工程設計理論要吸收生態學的原理和學問。

(2)新型的工程設備既要滿足人類社會的種種需求,也要滿足生態系統安康性的需求,完成雙贏是理想的目的。覆塑格賓網

(3)河流生態工程以維護河流生態系統生物多樣性為重點。在治河工程中,尊重河流流域的自然情況,尊重各類生物種群的生存權益。水利工程設備要為動植物的生長、繁衍、棲息提供條件。

(4)認識和遵照生態系統本身的規律,充沛發揮自然界自我修復和自我凈化功用,生態恢復工程強調生態系統的自我設計功用 (self-design)。

(5)根據人文學理論,強調河流自然美學價值。在治河工程中,要設法保管河流的自然美,以滿足人類在長期自然歷史進化過程中構成的對自然情感的心理依賴。覆塑格賓網

3 生態水工學的內涵

具有各種不同目的和內容的河流管理生態工程學,是人們摒棄了“降服自然”的觀念以后,更為明智的工程科學。它反映了人類與自然調和共存的理念,是水利工程理論和其他相關工程理論開展的一個方向。覆塑格賓網

河流管理生態工程是一個非常普遍的概念。它包括水土堅持、河流泥沙管理、水污染防治、公開水維護、河口管理等諸多方面。與此相對應,目前河流管理生態工程學觸及的范疇也非常開闊。 興旺國度近一、二十年的工程理論,其理論和技術辦法也在不時開展。但是畢竟是新興的工程理論,河流管理生態工程學也處于探究和開展階段。覆塑格賓網

生態水利工程學 (Eco-Hydraulic Engineering) 簡稱“生態水工學”,是從減輕水利工程對河流生態系統負面影響的一個側面,討論水利工程新的工程理念和技術辦法。覆塑格賓網

筆者以為,生態水利工程學作為水利工程學的一個新的分支,是研討水利工程在滿足人類社會需求的同時,統籌水域生態系統安康性需求的原理與技術辦法的工程學。開展生態水工學的目的,是促進人類與自然相調和,保證水資源可持續應用。覆塑格賓網

生態水工學是一門穿插學科,也是一門適用的工程學。它是立足于水利工程學,吸收、交融生態學的原理和學問,用以改善水利工程的規劃與設計辦法的工程學。其內涵似應包括兩局部:生態水工學的根本原理和生態水工技術。覆塑格賓網

生態水工學的根本原理包括研討水域生態系統的特性;不同區域水文與水質因子與生物群落的相關關系;水利工程與水域生態系統的交互作用;生態型水利工程對生態系統補償的原理和機制等。生態水工學的原理是遵照生態系統的自我設計、自我組織、自我修復和自我凈化的規律。

生態水工技術的任務是水利工程在滿足人對水的多種需求的同時,為堅持和進步生物多樣性提供必要的生境條件。生態水工技術詳細包括:河道整治、水庫工程、人工濕地及生態景觀的生態水工技術等。覆塑格賓網

我國開展生態水工學及開發作態水工技術,能夠自創興旺國度的經歷,但是不可能照搬。緣由是自然條件不同,需求量體裁衣地處理生態建立技術問題。同時,各國經濟開展程度不同,在制定生態恢復目的方面也會有所不同。從工程規劃角度看,在開發應用水流時,應明白河流與其上下游、左右岸的生物群落交錯在一同共生共存,處于一個完好的生態系統中,規劃中要思索這一重要要素。嚴重水利工程建立,不只僅要處理瀕危生物或“明星生物”的棲息問題,還要從整個河流生態系統的安康性思索問題。 從工程建立角度看,水利工程設備首先要保證構造物的平安,到達強度、穩定和耐久性的技術請求,具備完善的功用,在此根底上,吸收生態學原理,為維持生物多樣性發明條件。覆塑格賓網

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